精密滚动直线导轨副综合性能测试台的设计与研究

摘要

滚动直线导轨副是一种精密机械产品，其运动精度和综合性能是导轨副的重要性能指标。当导轨副应用于加工机床时滑块体会振动，振动会影响被加工工件的精度。摩擦则引起导轨副的发热，直接影响导轨副的使用年限。对综合性能和运动精度进行测试对改进导轨副的性能具有重要参考意义。
　　国外一些企业都很重视滚动直线导轨副的测试，目前都有自己一套较为完整的直线导轨副性能的测试体系，比如精度保持性测试台、寿命试验机和动静刚度测量机等。而国内对滚动直线导轨副的综合性能的测试还比较少，这对产品的发展很不利，所以亟待设计一套导轨副综合性能测试系统。本文结合相关国家标准和实际需要，并在分析国内外精密滚动直线导轨副性能测试技术研究现状的基础上，设计了滚动直线导轨副综合性能测试台。能实现对不同尺寸规格的精密滚动直线导轨副的运动精度和包括摩擦力、加速度、振动、温度、噪声在内的综合性能进行检测。为验证测试台结构的合理性，利用有限元分析软件对测试台的关键结构进行静/动/热力学分析。后通过对所设计的测试台的各项误差进行分析综合，得到了测试台的整体误差。最后根据测试指标要求及运动控制功能进行软件编程，实现滚动直线导轨副综合性能测试台实现自动化的数据采集存储与分析、报表生成等功能。测试台的成功应用为精密滚动直线导轨副产品性能测试提供参考，为提高产品质量提供依据。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 课题研究的背景、目的和意义

1．2 精密滚动直线导轨副性能测试的发展与研究现状

1．2．1 国外滚动直线导轨副检测技术的发展概况

1．2．2 国内滚动直线导轨副检测技术的发展概况

1．3 本文的主要研究内容

2．精密滚动直线导轨副综合性能测试台的结构布局及设计

2．1 测试台的功能要求和性能指标

2．2．测试台总体方案设计

2．2 测试台的驱动方案选择

2．2．1 驱动电机的传动方式确定

2．2．2 直线电机的安装型式与主导轨的结构型式

2．2．3 西门子直线电机的选型

2．3 测试系统的布置方案设计

2．3．1 行走精度澍试传感器的布置方案

2．3．2 摩擦力的测试方式

2．3．3．其余传感器的布置和防护罩

2．4 测试台的其它关键零部件结构设计

2．4．1 转接板的结构型式

2．4．2 滑台、推臂与滑块转接板的结构设计

2．5 滑块高速运动及推臂受力分析

2．6 本章小结

3．精密滚动直线导轨副综合性能测试台的动静态特性分析及结构优化

3．1 有限元分析法简介

3．2 测试台整机有限元模型的建立

3．3 测试台床身主体整机的静态有限元分析

3．4 关键结构参数对测试台的静刚度的影响

3．4．1 滑台圆角半径对测试台的形变及应力的影响

3．4．2 气浮导轨跨距对测试台的形变及应力的影响

3．4．3 滑台厚度对测试台的形变及应力的影响

3．5 测试台最优关键结构参数的确定

3．6 测试台关键零部件的模态分析

3．6．1 测试台床身的模态分析

3．6．2 滑台的模态分析

3．6．3 关键零部件的模态分析

3．7 本章小结

4 滚动直线导轨副综合性能测试台的行走精度测试误差分析

4．1 机械精度概述

4．2 尺寸链公差

4．3 滚动直线导轨副综合性能测试台测量精度分析

4．3．1 基准面的平面度与导轨安装基准面的平面度对运动精度测量的影响

4．3．2 测试基准面与导轨安装基准面的平行度对精度测量的影响

4．3．3 滑块转接板竖直方向的振动变形对精度测量的影响

4．3．4 床身温度变化对精度测量的影响

4．4 滚动直线导轨副综合性能测试台测量精度计算

4．4．1 测试基准面的平面度与安装导轨基准面的平面度

4．4．2 安装导轨与测试基准的平行度

4．4．3 滑块转接扳的振动变形

4．4．4 测试台床身温度变化对测试精度的影响

4．4 提高测试精度的方法和途径

4．5 本章小结

5．精密滚动直线导轨副综合性能测试台的测试与运动控制系统总体设计

5．1 测试原理与硬件选择

5．2 运动控制系统方式确定

5．3 检测系统软件开发与调试

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要研究成果

6．2 研究工作展望

致谢

参考文献